ALKBH5通过调节ITGB1去甲基化并影响巨噬细胞极化缓解下肢动脉硬化

ALKBH5 alleviates lower extremity arteriosclerosis by regulating ITGB1 demethylation and influencing macrophage polarization.

作者信息Zeyu Guan, Xiaogao Wang, Chao Xu, Ran Lu
PMID39866442
期刊Heliyon
发布时间2024-12-31
DOI10.1016/j.heliyon.2024.e41495

实验完整度

包含患者PBMC检测、细胞模型功能验证、小鼠体内模型验证及机制验证,证据层级多样。

主要模型

RAW264.7巨噬细胞系 ApoE−/−小鼠下肢动脉粥样硬化模型 下肢动脉粥样硬化患者PBMC

重点核对

ALKBH5表达:患者PBMC中表达最低,需验证干扰和过表达效率 LPS浓度:100 ng/mL,作用时间24 h 小鼠模型建立:ApoE−/−小鼠,球囊损伤+高脂喂养,建模8周 AAV注射:尾静脉注射5×10^9 pfu/mL,每只5 μl 油红O和HE染色:检测股动脉斑块面积和坏死核心

摘要

目的:M6A甲基化调控的巨噬细胞在动脉硬化的发生和发展中发挥重要作用。然而,它们在下肢动脉硬化中的作用仍不清楚。因此,本研究旨在探讨调节下肢动脉硬化甲基化的关键因素及其通过影响巨噬细胞极化影响动脉硬化的机制。方法:使用Dot blot方法检测下肢动脉粥样硬化患者外周血单个核细胞(PBMCs)中的m6A甲基化水平。此外,使用ELISA和Western blotting检测RNA甲基转移酶和去甲基化酶的表达水平。使用LPS(100 ng/mL)刺激RAW264.7细胞建立炎症巨噬细胞模型,并使用Western blotting评估ALKBH5和ITGB1的表达。进行免疫荧光染色以评估肾组织中M1巨噬细胞标志物(F4/80+CD86)和M2巨噬细胞标志物(F4/80+CD206)的表达。使用ELISA测量小鼠中细胞因子(IL-6、IL-1β、TNF-a、IL-10和TGF-β)和血浆脂质水平。通过球囊牵拉手术和高脂喂养在ApoE−/−小鼠中建立动脉粥样硬化模型。分别使用油红O染色和苏木精-伊红(HE)染色测量小鼠股动脉中动脉粥样硬化斑块面积和坏死核心大小。此外,使用Starbase2.0进行ALKBH5的下游靶基因预测。使用RT-qPCR评估ITGB1的半衰期。结果:下肢动脉粥样硬化患者PBMCs中的m6A甲基化水平显著升高。其中,RNA去甲基化酶ALKBH5在下肢动脉粥样硬化患者PBMCs中的表达最低。进一步分析显示,ALKBH5可以缓解下肢动脉粥样硬化的进展并促进M2巨噬细胞极化。ALKBH5可以通过去甲基化降低ITGB1的稳定性。机制上,ALKBH5通过影响ITGB1的去甲基化来影响巨噬细胞极化并减轻下肢动脉粥样硬化。结论:ALKBH5通过调节ITGB1的去甲基化促进M2巨噬细胞极化并缓解下肢动脉粥样硬化。对这一过程的深入理解不仅有助于阐明动脉粥样硬化的分子机制,也为开发新的治疗策略提供了可能性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
m6A甲基化调控在下肢动脉硬化中的作用机制,特别是ALKBH5是否通过调节ITGB1去甲基化影响巨噬细胞极化进而影响下肢动脉硬化。
核心机制
ALKBH5通过去甲基化降低ITGB1 mRNA稳定性,促进M2巨噬细胞极化,从而缓解下肢动脉粥样硬化。
主要证据
患者PBMC中m6A水平升高且ALKBH5表达降低;体外LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞和ApoE−/−小鼠模型中,过表达ALKBH5降低CD86、升高CD206,减少斑块面积和坏死核心,降低炎症因子;过表达ITGB1部分逆转ALKBH5的作用。
研究意义
阐明了下肢动脉硬化的分子机制,为开发新的治疗策略提供可能性。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者样本m6A水平及关键酶表达检测

验证下肢动脉粥样硬化患者中m6A甲基化水平变化及鉴定关键调控酶

分离患者和健康对照的PBMC,采用Dot blot检测m6A水平,Western blot和ELISA检测相关甲基转移酶和去甲基化酶表达

2

细胞模型验证ALKBH5对巨噬细胞极化的影响

明确ALKBH5对LPS诱导的巨噬细胞M1/M2极化的影响

LPS(100 ng/mL)刺激RAW264.7细胞建立炎症模型,过表达或敲低ALKBH5,检测M1/M2标志物和细胞因子水平

3

小鼠体内验证ALKBH5对下肢动脉硬化的影响

评估ALKBH5过表达或敲低对ApoE−/−小鼠动脉粥样硬化斑块和巨噬细胞极化的作用

通过球囊损伤和高脂喂养建立小鼠模型,尾静脉注射AAV病毒过表达或敲低ALKBH5,检测斑块面积、坏死核心、血脂水平和巨噬细胞极化标志物

4

ALKBH5下游靶基因预测及验证

预测并验证ALKBH5的靶基因及其对mRNA稳定性的影响

使用Starbase2.0预测ALKBH5的靶基因,发现ITGB1;检测患者血清中ITGB1水平及ALKBH5对ITGB1半衰期的影响

5

ITGB1功能验证

验证ITGB1对巨噬细胞极化和下肢动脉硬化的影响

在细胞和动物模型中过表达或敲低ITGB1,检测巨噬细胞极化、斑块面积和血脂水平

6

ALKBH5-ITGB1回补实验验证机制

验证ALKBH5通过ITGB1影响巨噬细胞极化

在过表达ALKBH5的巨噬细胞中过表达ITGB1,检测M1/M2标志物和细胞因子水平的变化

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证细胞功能变化
验证分子表达变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI1640培养基biosharpBL303A
淋巴细胞分离液GE17-1440-02
DMEM培养基BiosharpBL301A
Lipofectamine 3000Invitrogen11668-027
TRIzol试剂Thermo Fisher--
SYBR Green----
LightCycler 480IIRoche--
RIPA裂解液BiosharpBL504A
BCA检测试剂盒BiosharpBL521A
PVDF膜MilliporeIPVH00010
抗GAPDH抗体Abcamab181602
抗METTL3抗体Proteintech15073-1-AP
抗METTL14抗体Proteintech26158-1-AP
抗METTL16抗体Proteintech19924-1-AP
抗WTAP抗体Proteintech60188-1-Ig
抗FTO抗体Proteintech27226-1-AP
抗ALKBH5抗体Proteintech16837-1-AP
抗ITGB1抗体Proteintech26918-1-AP
抗m6A抗体Proteintech15073-1-AP
二抗(BL003A或BL001A)BiosharpBL003A or BL001A
ChemiDocXRS+增强化学发光试剂盒BIO-RAD--
F4/80抗体Santa Cruzsc-377009
CD86抗体Proteintech13395-1-AP
CD206抗体Proteintech18704-1-AP
Cy3标记的山羊抗小鼠IgGServicebioGB22303
FITC标记的山羊抗兔IgGServicebioGB21301
Hoechst33258染色液----
METTL3 ELISA试剂盒COIBO BIOCB16065-Hu
METTL14 ELISA试剂盒COIBO BIOCB16066-Hu
WTAP ELISA试剂盒FineTESTEH1759
ALKBH5 ELISA试剂盒Ke han shengKHS-214444
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0044c
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037c
IL-10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0046c
TGF-β ELISA试剂盒DuoSet elisaDY1679
SpectraMax i3Molecular Devices--
AAV病毒----
Wako Chemicals试剂盒Wako Chemicals--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者样本采集与PBMC分离
患者诊断标准、样本量(各6例)、伦理审批号、离心条件(800g 20min)
阅读提示:Methods 2.1
细胞实验
RAW264.7细胞代数、LPS浓度(100 ng/mL)、处理时间(24 h)、转染试剂和shRNA序列
阅读提示:Methods 2.2, 2.4, 2.5, 2.6; Figure legends 2 and 5
动物模型建立与处理
ApoE−/−小鼠周龄和性别、球囊损伤步骤、高脂喂养时长(8周)、AAV病毒注射剂量(5×10^9 pfu/mL, 5 μl)
阅读提示:Methods 2.7; Figure legends 3 and 6
组织学染色
石蜡切片厚度(5 μm)、油红O和HE染色步骤
阅读提示:Methods 2.8, 2.9
ELISA检测
试剂盒品牌和货号、检测波长(OD450)
阅读提示:Methods 2.10